Techniek voor autobanden draait op materiaalwetenschap, elektronica

De vroege banden waren nogal primitief - alleen massieve rubberen strips. Toen Charles Goodyear's uitvinding van gevulkaniseerd rubber Robert Thomson in staat stelde om de gevulkaniseerde rubberen luchtband te patenteren in 1846, vier decennia voor de komst van motorvoertuigen en zijn verloren patentstrijd met John Dunlop. Dankzij de gebroeders Michelin volgden al snel afneembare banden en in de jaren 70 werd de radiaalluchtband met loopvlak - die tegenwoordig nog steeds op de meeste auto's wordt gebruikt - de standaard.

Naast een aantal ongebruikelijke bandeninnovaties, houden de hedendaagse autofabrikanten niet alleen rekening met veiligheid, duurzaamheid en prestaties, maar ook met duurzaamheid. Het vormt de basis voor baanbrekende vooruitgang in bandentechnologieën.

De huidige bandentechnologieën

Neem bijvoorbeeld bandengeluid. Er zijn twee hoofdoorzaken van bandenlawaai. Een daarvan is patroonruis, een geluid van onhandig hoge frequenties vergelijkbaar met menselijke spraak, veroorzaakt door het constant vrijkomen van luchtbellen die vastzitten in het loopvlak. De andere is holtegeluid, veroorzaakt door lucht die in de band 'stuitert' en tegen het wiel drukt. Met de uitvinding van de subtielere elektromotoren nam natuurlijk ook de vraag naar stillere banden toe.

De QuietTrack-band van Bridgestone, uitgebracht in maart 2019, heeft meerdere korte diagonale groeven die naar de schouder van de band leiden, waardoor lucht kan ontsnappen in plaats van samengedrukt te worden terwijl de band draait (Figuur 1). De groeven zijn in drie verschillende breedtes gesneden om met elkaars ruis te interfereren en het op menselijke spraakfrequenties te verminderen. Bovendien hebben QuietTrack-banden dunne longitudinale kanalen met millimeterhoge vertanding in de trog om hoogfrequente geluiden te onderbreken. Het is handig gebleken om de tractie in sneeuw en op nat wegdek te verbeteren.

Figuur 1. QuietTrack-banden dempen het vervelende geluid, een belangrijk kenmerk van elektrische voertuigen (EV's) waarvan het ontbreken van toeren van motoren het geluid van het rubber meer opvalt. (Bron:Bridgestone)

Deze band bevat Contiseal, een stroperige afdichtlaag die aan de binnenkant van het loopvlak is aangebracht en die kan lekken om tot 80% van een lekke band af te dichten. De technologie is geschikt voor lekke banden met een diameter tot 5 mm en vermindert het risico op een lekke band en het verwisselen van banden langs de weg.

De bandentechnologieën van morgen

Goodyear's Eagle 350 Urban, geïntroduceerd in 2017, is een sferische conceptband waarmee een voertuig in elke richting kan bewegen. De ingebouwde kunstmatige intelligentie (AI) koppelingen met sensoren aan de buitenkant van de band detecteren verschillende wegoppervlakken en rijomstandigheden om de vorm en het loopvlak van de band aan te passen met behulp van actuatoren. Naast het verzenden van gegevens om het remmen, de handling en de efficiëntie te verbeteren, vergemakkelijkt de Eagle 350 Urban het herstelproces bij een lekke band.

Met een unieke open structuur is de niet-pneumatische Oxygene-band - niet ondersteund door luchtdruk - 3D-geprint van gerecycled bandenstof en draagt ​​levend mos in de zijwand. Het absorbeert water van de weg en CO₂ uit de lucht om het mos te voeden, wat de fotosynthese en zuurstofproductie stimuleert. Het maakt ook gebruik van Li-Fi, een mobiele draadloze technologie op basis van licht, om verbinding te maken met de Internet of Things (IoT)-infrastructuur voor voertuig-naar-voertuig (V2V) en voertuig-naar-infrastructuur (V2I) gegevensuitwisseling.

Nu, in 2020, implementeert de niet-pneumatische reCharge-band capsules die een biologisch afbreekbare vloeibare verbinding bevatten die wordt gebruikt voor het regenereren van het loopvlak. Dankzij AI kan de compound worden aangepast aan het profiel van de bestuurder en kan de band zich aanpassen aan de wegomstandigheden.

Pirelli's Cyber-band is de eerste intelligente band die aantoonbaar informatie via het 5G-netwerk verzendt, waardoor de communicatie met het voertuig, de bestuurder en de bredere weginfrastructuur wordt vergemakkelijkt (Figuur 2).

klik voor grotere afbeelding

Figuur 2. Pirelli beweert het eerste bandenbedrijf te zijn dat interactie heeft gehad met het 5G-netwerk. (Bron:Pirelli)

Vervolgens zijn Michelin's Uptis-banden mogelijk al in 2024 verkrijgbaar. De 'geassembleerde airless wielstructuurtechnologie' elimineert het risico van lekke banden, klapbanden en lekke banden. Door het gebruik van grondstoffen, het weggooien van banden en de behoefte aan reservebanden te verminderen, zullen de Uptis-banden het gebruik van hulpbronnen en afval minimaliseren.

Voor degenen die geïnteresseerd zijn in meer concrete voorbeelden:Goodyear's banden voor Tesla zijn uitgerust met speciaal geluidsreducerend schuim - als u van de stilte houdt - terwijl de banden voor Citroën's autonome 19_19 concept EV zijn ontworpen om stijver te worden in droge omstandigheden en zachter te worden bij blootstelling aan vocht.

De verbonden weg vooruit

De connectiviteit zal enorm zijn, met 5G en IoT die worden gebruikt om informatie van banden te verzenden om de veiligheid en prestaties te verhogen in zowel geavanceerde rijhulpsystemen (ADAS) als autonome voertuigarena's. Voorbeeld:het AndGo-platform van Goodyear zal voorspellende software gebruiken om wagenparken te verbinden met zijn servicenetwerk.

Het 3D-printen van banden, het gebruik van gerecyclede en milieuvriendelijke materialen en het verminderen van bandenslijtage en sloop zijn allemaal belangrijke componenten in de duurzaamheidsinspanningen van bandenfabrikanten. De duurzamere niet-pneumatische banden en 2-in-1 banden-en-wieltechnologieën beloven ook meer veiligheid en minder onderhoud, vooral van vitaal belang voor auto's zonder bestuurder.

Na tientallen jaren van status-quo van banden, lijkt het erop dat alles gaat veranderen.

>> Dit artikel is oorspronkelijk gepubliceerd op onze zustersite, EDN.